金属加工には、金属の鋳造、溶接、ろう付け、鍛造、はんだ付け、加工、および表面処理が含まれます。 発展途上国のアーティストも基本的な彫刻素材として金属を使用し始めているため、金属加工はさらに一般的になっています. 多くのアートファウンドリーは商業的に運営されていますが、アートファウンドリーは大学のアートプログラムの一部でもあります.

危険と注意事項

鋳造および鋳造

アーティストは作品を商業鋳造所に送るか、自分のスタジオで金属を鋳造することができます。 ロストワックス法は、小さなピースを鋳造するためによく使用されます。 使用される一般的な金属と合金は、ブロンズ、アルミニウム、真鍮、ピューター、鉄、ステンレス鋼です。 金、銀、場合によってはプラチナが、特にジュエリーの小片の鋳造に使用されます。

ロストワックスのプロセスには、いくつかのステップが含まれます。

1. 肯定的な形を作る
2. 投資金型を作る
3. ワックスの燃焼
4. 金属を溶かす
5. スラッギング
6. 溶かした金属を型に流し込む
7. 型抜き

ポジティブな形はワックスで直接作ることができます。 石膏やその他の素材で作ることもできます。ネガ型をゴムで作り、最終的なポジ型をワックスで鋳造します。 ワックスを加熱すると、火災の危険が生じたり、過熱によるワックスの分解が発生する可能性があります。

型は一般にクリストバライト型のシリカを含むインベストメントを適用することによって作られ、珪肺症のリスクを生み出します。 石膏と 50 メッシュの砂を 50/30 で混ぜたものは、より安全な代替品です。 鋳型は、砂と油、ホルムアルデヒド樹脂などの樹脂を結合剤として使用して作成することもできます。 これらの樹脂の多くは、皮膚との接触や吸入によって有毒であり、皮膚の保護と換気が必要です。

ろう型を窯で焼きます。 これには、アクロレインやその他の刺激性のワックス分解生成物を除去するための局所排気換気が必要です。

金属の溶解は通常、ガス火力のるつぼ炉で行われます。 一酸化炭素や、亜鉛、銅、鉛、アルミニウムなどの金属ガスを除去するために、外部に排出されるキャノピー フードが必要です。

次に、溶融金属の入ったるつぼを炉から取り出し、表面のスラグを取り除き、溶融金属を型に流し込みます (図 1)。 重量が 80 ポンド未満の金属の場合、手動で持ち上げるのが普通です。 より大きな重量の場合は、持ち上げ装置が必要です。 スラッギングおよび注湯作業では、金属ガスを除去するために換気が必要です。 樹脂砂型も、熱から危険な分解生成物を生成する可能性があります。 赤外線や熱から保護するフェイス シールド、および熱や溶融金属の飛沫に耐えられる個人用保護服は必須です。 セメントの床は、砂の層によって溶融金属の飛沫から保護する必要があります。

図 1. アート ファウンドリーに溶融金属を注ぐ。

テッド・リカード

金型を壊すと、シリカにさらされる可能性があります。 局所排気または呼吸保護が必要です。 フォーム気化プロセスと呼ばれるロスト ワックス プロセスのバリエーションでは、ワックスの代わりにポリスチレンまたはポリウレタン フォームを使用し、溶融金属を注ぐときにフォームを気化させます。 これにより、ポリウレタンフォームからシアン化水素を含む危険な分解生成物が放出される可能性があります。 アーティストは、さまざまなソースからスクラップメタルを使用することがよくあります。 この作業は、鉛や水銀を含む塗料が存在する可能性があり、金属中にカドミウム、クロム、ニッケルなどの金属が存在する可能性があるため、危険な場合があります。

製作

金属は、のこぎり、ドリル、スニップ、金属やすりを使用して、切断、穴あけ、やすりがけを行うことができます。 金属粉は皮膚や目を刺激する可能性があります。 電動工具は感電の原因となります。 これらのツールの不適切な取り扱いは、事故につながる可能性があります。 飛び散るチップやファイリングから目を保護するためにゴーグルが必要です。 すべての電気機器は適切に接地する必要があります。 すべてのツールは慎重に取り扱い、保管する必要があります。 加工する金属は、事故を防ぐためにしっかりとクランプする必要があります。

鍛造

冷間鍛造では、ハンマー、マレット、アンビルなどのツールを使用して金属の形状を変更します。 熱間鍛造では、金属をさらに加熱します。 鍛造は大量の騒音を発生させ、難聴を引き起こす可能性があります。 予防措置を講じないと、小さな金属の破片が皮膚や目に損傷を与える可能性があります。 熱間鍛造では火傷も危険です。 予防措置には、適切な工具、目の保護、定期的な清掃、適切な作業服、鍛造エリアの隔離、耳栓または耳マフの着用が含まれます。

熱間鍛造では、ガス、コークス、またはその他の燃料を燃焼させます。 一酸化炭素と多環芳香族炭化水素の排出の可能性を排除し、熱の蓄積を抑えるために、換気用のキャノピー フードが必要です。 赤外線放射から保護するために、赤外線ゴーグルを着用する必要があります。

表面処理

機械的処理 (削り、打ち出し) はハンマー、鋭利な工具による彫刻、酸によるエッチング、酸と光化学薬品によるフォトエッチング、電気めっき (金属膜を別の金属にめっきする) および電鋳 (金属膜を非金属物体にめっきする) で行われます。 ) 酸とシアン化物溶液、および多くの化学物質による金属着色。

電気めっきおよび電鋳ではシアン化物塩が使用されることが多く、摂取すると致命的となる可能性があります。 酸とシアン化物溶液が誤って混合すると、シアン化水素ガスが発生します。 これは、皮膚からの吸収と吸入の両方を通じて危険であり、数分以内に死に至る可能性があります。 使用済みシアン化物溶液の廃棄と廃棄管理は、多くの国で厳しく規制されています。 シアン化物溶液による電気めっきは、商用プラントで行う必要があります。 それ以外の場合は、シアン化物塩またはその他のシアン化物含有物質を含まない代替品を使用してください。

酸は腐食性があり、皮膚と目の保護が必要です。 耐酸性ダクトによる局所排気換気を推奨します。

チタンやタンタルなどの金属を陽極酸化するには、これらを電解浴の陽極で酸化して着色します。 フッ化水素酸は前洗浄に使用できます。 フッ化水素酸の使用を避けるか、手袋、ゴーグル、保護エプロンを使用してください。

金属の着色に使用される緑青は、冷間または熱間で適用できます。 鉛およびヒ素化合物は、どのような形でも非常に有毒であり、加熱すると有毒ガスを放出するものもあります。 フェリシアン化カリウム溶液は加熱するとシアン化水素ガスを放出し、ヒ素酸溶液はアルシンガスを放出し、硫化物溶液は硫化水素ガスを放出します. 金属の着色には十分な換気が必要です (図 2)。 ヒ素化合物とフェロシアン化カリウム溶液の加熱は避けるべきです。

図 2. スロット排気フードを使用して金属に緑青を適用します。

ケン・ジョーンズ

仕上げ工程

クリーニング、研削、やすりがけ、サンドブラスト、および研磨は、金属の最終処理です。 洗浄には、酸の使用（酸洗）が含まれます。 これには、酸の取り扱いや、酸洗プロセス中に生成されるガス (硝酸からの二酸化窒素など) の危険性が伴います。 粉砕すると、微細な金属粉塵 (吸入する可能性があります) や重い飛散粒子 (眼に危険) が発生する可能性があります。

サンドブラスト (研磨ブラスト) は、特に実際の砂の場合、非常に危険です。 サンドブラストによる微細なシリカの粉塵を吸入すると、短時間で珪肺症を引き起こす可能性があります。 砂は、ガラスビーズ、酸化アルミニウム、または炭化ケイ素に置き換える必要があります。 鋳造スラグは、化学分析でシリカやヒ素やニッケルなどの危険な金属が検出されない場合にのみ使用してください。 十分な換気または呼吸保護が必要です。

ルージュ (酸化鉄) やトリポリなどの研磨剤を使用した研磨は、ルージュが大量の遊離シリカで汚染されている可能性があり、トリポリにはシリカが含まれているため、危険な場合があります。 研磨ホイールの十分な換気が必要です。

溶接

溶接における物理的な危険には、火災、アーク溶接装置による感電、溶融金属の火花による火傷、赤外線や紫外線への過度の暴露による怪我などがあります。 溶接火花は 40 フィート移動します。

赤外線放射は、やけどや目の損傷を引き起こす可能性があります。 紫外線は日焼けを引き起こす可能性があります。 繰り返し暴露すると、皮膚がんにつながる可能性があります。 特に電気アーク溶接機は、ピンクアイ (結膜炎) になりやすく、UV 暴露による角膜損傷を起こす人もいます。 UV および IR 保護レンズを備えた皮膚保護および溶接ゴーグルが必要です。

オキシアセチレントーチは、一酸化炭素、窒素酸化物、未燃のアセチレンを生成し、軽度の中毒性があります。 市販のアセチレンには、他の有毒ガスや不純物が少量含まれています。

圧縮ガスボンベは、爆発や火災の危険性があります。 すべてのシリンダー、接続部、およびホースは、慎重に保守および検査する必要があります。 すべてのガスボンベは、乾燥した換気の良い場所に保管し、許可されていない人から保護する必要があります。 燃料ボンベは、酸素ボンベとは別に保管する必要があります。

アーク溶接は、空気中の窒素と酸素を、肺を刺激する窒素酸化物とオゾンに変換するのに十分なエネルギーを生成します。 塩素系脱脂溶剤から 20 フィート以内でアーク溶接を行うと、UV 放射によってホスゲン ガスが発生する可能性があります。

金属フュームは、金属、金属合金、およびアーク溶接で使用される電極の気化によって発生します。 フッ化物フラックスはフッ化物フュームを生成します。

すべての溶接プロセスには換気が必要です。 軟鋼溶接には希釈換気で十分かもしれませんが、ほとんどの溶接作業では局所排気換気が必要です。 移動可能なフランジ付きフード、または側面スロット フードを使用する必要があります。 換気が利用できない場合は、呼吸保護が必要です。

多くの金属粉塵や煙は、皮膚の炎症や感作を引き起こす可能性があります。 これらには、真鍮粉 (銅、亜鉛、鉛、スズ)、カドミウム、ニッケル、チタン、クロムが含まれます。

さらに、さまざまな物質 (たとえば、鉛または水銀塗料) でコーティングされる可能性がある溶接材料には問題があります。

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1903 年にノースカロライナ州キティ ホーク (米国) で動力飛行機の最初の連続飛行が行われて以来、航空は主要な国際活動になりました。 1960 年から 1989 年にかけて、定期便の年間旅客数は 20 万人から 900 億人以上に増加したと推定されています (Poitrast and deTreville 1994)。 軍用機は、多くの国の軍隊にとって不可欠な兵器システムになっています。 航空技術、特に生命維持システムの設計の進歩は、人間の乗組員による宇宙計画の急速な発展に貢献してきました。 軌道宇宙飛行は比較的頻繁に行われ、宇宙飛行士や宇宙飛行士は宇宙船や宇宙ステーションで長期間働きます。

航空宇宙環境では、乗務員、乗客、宇宙飛行士の健康にある程度影響を与える可能性のある物理的ストレッサーには、空気中の酸素濃度の低下、気圧の低下、熱ストレス、加速、無重力、およびその他のさまざまな潜在的な危険が含まれます (DeHart 1992 ）。 この記事では、大気中の飛行中の重力と加速度への曝露の航空医学的意味と、宇宙で経験する微小重力の影響について説明します。

重力と加速度

大気中の飛行中に遭遇する重力と加速度の組み合わせは、乗務員と乗客が経験するさまざまな生理学的効果を生み出します。 地球の表面では、重力は事実上すべての形態の人間の身体活動に影響を与えます。 人の体重は、地球の重力場によって人体の質量に加えられる力に対応します。 物体を地表近くに落下させたときの自由落下時の加速度の大きさを表す記号を、 g, これは約 9.8 m/s の加速度に相当します。² (Glaister 1988a; Leverett と Whinnery 1985)。

加速 動いている物体の速度が上がるたびに発生します。 速度 物体の動きの速さ（速さ）と方向を表します。 減速 確立された速度の減少を伴う加速を指します。 加速 (および減速) はベクトル量です (大きさと方向があります)。 加速には XNUMX つのタイプがあります。線形加速、方向を変えない速度の変化。 ラジアル加速度、速度の変化を伴わない方向の変化。 角加速度、速度と方向の変化。 飛行中、航空機は XNUMX 方向すべてに操縦することができ、乗務員と乗客は直線、半径方向、および角加速度を経験する可能性があります。 航空では、適用される加速度は通常、重力による加速度の倍数として表されます。 慣例により、 G は、適用された加速度と重力定数の比率を表す単位です (Glaister 1988a; Leverett and Whinnery 1985)。

バイオダイナミック農法

バイオダイナミクスは、生物の力またはエネルギーを扱う科学であり、航空宇宙医学の分野における主要な関心分野です。 現代の航空機は非常に機動性が高く、非常に高速で飛行できるため、乗員に加速力がかかります。 加速度が人体に与える影響は、加速度の強さ、発生率、および方向によって異なります。 加速度の方向は、一般に XNUMX 軸座標系 (x、y、z) 垂直 (z) 軸は体の長軸に平行で、 x 軸は前から後ろに向いており、 y 軸を左右に向ける (Glaister 1988a)。 これらの加速は、持続性と一時性の XNUMX つの一般的なタイプに分類できます。

持続的な加速

航空機 (および打ち上げと再突入時に重力の影響下で大気中で動作する宇宙船) の乗員は、通常、飛行の空気力に応じて加速を経験します。 2 秒以上続く加速度を含む速度の長時間の変化は、航空機の速度または飛行方向の変化が原因である可能性があります。 持続的な加速の生理学的影響は、体の組織や臓器の持続的な歪み、および血流と体液の分布の変化に起因します (Glaister 1988a)。

に沿った正または前方の加速度 z 軸 (+G_z）は、主要な生理学的懸念を表しています。 民間航空輸送では、 G_z 加速はめったにありませんが、離陸時や着陸時、乱気流の状態での飛行中に時折軽度に発生することがあります. 乗客は、突然の落下にさらされると、短時間の無重力感覚を経験することがあります (負の G_z 加速）、座席で拘束されていない場合。 予期せぬ急激な加速により、拘束されていない乗務員や乗客が機内の内面にぶつかり、負傷する可能性があります。

民間輸送航空とは対照的に、高性能の軍用機、スタントおよび空中散布機の操作は、非常に高い線形、半径方向、および角加速度を生成する可能性があります。 高性能の航空機が旋回中または急降下からの引き上げ操作中に飛行経路を変更すると、かなりの正の加速度が生成される可能性があります。 +G_z 現在の戦闘機の性能特性により、乗員は 5 ～ 7 の正の加速度にさらされる可能性があります。 G 10 ～ 40 秒間 (Glaister 1988a)。 乗組員は、わずか+2の比較的低い加速度レベルで、組織および四肢の重量の増加を経験する可能性があります G_z. 例として、+70 を生成する航空機操縦を行った体重 2 kg のパイロット G_z 体重が 70kg から 140kg に増加します。

心血管系は、+に対する全体的な耐性と反応を決定するための最も重要な器官系ですG_z ストレス (Glaister 1988a)。 視力と精神的能力に対する正の加速の影響は、血流の減少と目と脳への酸素の供給によるものです。 目と脳に血液を送り出す心臓の能力は、循環系に沿った任意の点で血液の静水圧を超える心臓の能力と、陽圧によって生成される慣性力に依存しています。 G_z 加速度。 この状況は、部分的に水で満たされた風船を上向きに引っ張り、水の塊に作用する合成慣性力による風船の下方への膨張を観察する状況に例えることができます。 正の加速度にさらされると、周辺視野が一時的に失われたり、意識が完全に失われたりすることがあります。 高性能航空機の軍用パイロットは、 G-急速な発症または長時間の正の加速にさらされたときに引き起こされる停電G_z 軸。 良性心不整脈は、高レベルの持続的な +G_z 加速しますが、既存の疾患が存在しない限り、通常は臨床的意義は最小限です。 –G_z 航空機の設計と性能の制限により、加速はめったに発生しませんが、反転飛行、外側のループとスピン、およびその他の同様の操作中に発生する可能性があります。 への暴露に関連する生理学的影響 –G_z 加速は、主に上半身、頭、首の血管圧の上昇を伴います (Glaister 1988a)。

体の長軸に対して直角に作用する持続時間の加速度は、 横加速度 空母からのカタパルト、ジェットまたはロケット支援の離陸、およびスペースシャトルなどのロケットシステムの打ち上げ中を除いて、ほとんどの航空状況では比較的まれです。 このような軍事作戦で遭遇する加速度は比較的小さく、慣性力は体の長軸に対して直角に作用するため、通常、体に大きな影響を与えることはありません。 一般に、効果は G_z 加速度。 ±の横加速度G_y 実験的な航空機を除いて、軸は一般的ではありません。

一時的な加速

短時間の一時的な加速に対する個人の生理学的反応は、航空機事故防止および乗務員と乗客の保護の科学において主要な考慮事項です。 一時的な加速は非常に短い時間 (1 秒未満) であるため、身体は定常状態に達することができません。 航空機事故における負傷の最も一般的な原因は、航空機が地面または水に衝突したときに発生する急激な減速に起因します (Anton 1988)。

航空機が地面に衝突すると、膨大な量の運動エネルギーが航空機とその乗員に損傷力を加えます。 人体は、加速度と歪みの組み合わせによって、これらの加えられた力に反応します。 損傷は、航空機のコックピットおよび/またはキャビンの構造部品との衝突によって引き起こされる、組織および臓器の変形、および解剖学的部分への外傷に起因します。

急激な減速に対する人間の許容範囲はさまざまです。 損傷の性質は、加えられた力の性質によって異なります (それが主に貫通または鈍い衝撃を伴うかどうか)。 衝突時に発生する力は、一般に乗員に加えられる縦方向および横方向の減速度に依存します。 急激な減速力は、多くの場合、許容できるもの、有害なもの、致命的なものに分類されます。 許容できる 力は、擦り傷やあざなどの外傷を引き起こします。 有害 力は中等度から重度の外傷を引き起こしますが、それは無力ではありません。 約 25 の加速パルスが推定されます。 G 0.1 秒間維持されるのは、+ に沿った許容範囲の限界です。G_z 軸、そして約15 G 0.1 秒が限界です –G_z 軸 (アントン 1988)。

複数の要因が、短期間の加速に対する人間の耐性に影響を与えます。 これらの要因には、加えられた力の大きさと持続時間、加えられた力の開始速度、その方向、および適用部位が含まれます。 人々は、体の長軸に垂直なはるかに大きな力に耐えることができることに注意してください。

保護対策

航空宇宙環境で乗組員を危険にさらす可能性のある深刻な既往症を特定するための乗組員の身体検査は、航空医療プログラムの重要な機能です。 さらに、高性能航空機の乗組員は、飛行中の極端な加速の悪影響から保護するための対策を講じることができます。 乗組員は、複数の生理学的要因が耐性を低下させる可能性があることを認識するように訓練する必要があります。 G ストレス。 これらの危険因子には、疲労、脱水、熱ストレス、低血糖、低酸素症が含まれます (Glaister 1988b)。

高性能航空機の乗務員が飛行中の持続的な加速の悪影響を最小限に抑えるために採用する 1988 種類の操作は、筋肉の緊張、閉じたまたは部分的に閉じた声門 (舌の後ろ) に対する強制呼気、および陽圧呼吸です (Glaister 1992b; DeHart XNUMX)。 強制的な筋肉収縮は、血管への圧力を増加させて、静脈貯留を減少させ、静脈還流と心拍出量を増加させ、その結果、心臓と上半身への血流が増加します。 この手順は効果的ですが、極度の積極的な努力が必要であり、すぐに疲労を感じる可能性があります。 閉じた声門に対する呼気。 バルサルバ法 （または M-1 手続き）上半身の圧力を高め、胸腔内圧（胸の内側）を上げることができます。 ただし、結果は短命であり、静脈血の戻りと心拍出量が減少するため、長引くと有害になる可能性があります。 部分的に閉じた声門に対して強制的に息を吐き出すことは、より効果的なアンチG 緊張の作戦。 陽圧下での呼吸は、胸腔内圧を上昇させる別の方法です。 陽圧が小動脈系に伝達され、目と脳への血流が増加します。 陽圧呼吸は、抗呼吸器の使用と組み合わせる必要があります。G 下半身と手足の過度のプールを防ぐスーツ。

軍用機の乗組員は、強化するためにさまざまな訓練方法を実践しています G 許容範囲。 乗組員は、回転して生成する回転アームに取り付けられたゴンドラからなる遠心分離機で頻繁に訓練します +G_z 加速度。 乗組員は、発生する可能性のあるさまざまな生理学的症状に精通し、それらを制御するための適切な手順を学びます。 体力トレーニング、特に全身の筋力トレーニングも効果的であることがわかっています。 +の影響を軽減するための保護具として使用される最も一般的な機械装置のXNUMXつG 露出は、空気圧で膨張した抗G スーツ (Glaister 1988b)。 典型的なズボンのような衣服は、腹部、太もも、およびふくらはぎを覆っているブラダーで構成されており、これらはアンチ フォームによって自動的に膨らみます。G 航空機のバルブ。 アンチG バルブは、航空機に加えられた加速度に反応して膨張します。 インフレ時には、反G スーツは下肢の組織圧を上昇させます。 これにより、末梢血管抵抗が維持され、腹部と下肢の血液の貯留が減少し、横隔膜の下方への変位が最小限に抑えられ、正の加速度によって引き起こされる心臓と脳の間の垂直距離の増加が防止されます (Glaister 1988b)。

航空機の墜落に伴う一時的な加速に耐えられるかどうかは、効果的な拘束システムと、損傷した航空機部品の居住空間への侵入を最小限に抑えるためのコックピット/キャビンの完全性の維持にかかっています (Anton 1988)。 ラップベルト、ハーネス、およびその他のタイプの拘束システムの機能は、搭乗員または乗客の動きを制限し、衝突時の急激な減速の影響を軽減することです。 拘束システムの有効性は、身体とシートまたは車両構造との間で荷重をどれだけうまく伝達するかに依存します。 エネルギー減衰座席と後ろ向きの座席は、航空機設計のその他の機能であり、怪我を制限します。 その他の事故保護技術には、エネルギーを吸収する機体コンポーネントの設計と、機械的故障を減らすためのシート構造の改良が含まれます (DeHart 1992; DeHart and Beers 1985)。

微小重力

1960 年代以来、宇宙飛行士と宇宙飛行士は、アメリカ人による 6 回の月面着陸を含む、数多くのミッションを宇宙に飛ばしてきました。 ミッションの期間は数日から数か月で、数人のロシアの宇宙飛行士が約 1 年間の飛行を記録しています。 これらの宇宙飛行に続いて、飛行中および飛行後の生理学的異常を説明する多数の文献が医師や科学者によって書かれました。 ほとんどの場合、これらの異常は無重力または微小重力への曝露に起因しています。 これらの変化は一時的なものであり、地球に戻ってから数日から数か月以内に完全に回復しますが、火星への往復旅行が想定されているように、2〜3年続くミッションの後、宇宙飛行士がそれほど幸運であるかどうかを完全に確信できる人は誰もいません. 主な生理学的異常 (および対策) は、心血管、筋骨格、神経前庭、血液および内分泌に分類できます (Nicogossian、Huntoon および Pool 1994)。

心血管障害

これまでのところ、心臓発作や心不全などの深刻な心臓の問題は宇宙で発生していませんが、何人かの宇宙飛行士は、特に船外活動 (EVA) 中に一時的な性質の異常な心拍リズムを発症しています。 あるケースでは、ロシアの宇宙飛行士が予防措置として予定より早く地球に帰還しなければなりませんでした。

一方、微小重力は血圧や脈拍の不安定性を誘発するようです。 これは飛行中の健康や乗組員のパフォーマンスを損なうことはありませんが、飛行直後の宇宙飛行士の約半数は、失神 (失神) または失神寸前 (失神前) を経験するなど、非常にめまいやめまいを起こします。 垂直になることに対するこの不寛容の原因は、地球の重力場に再び入る際の血圧の低下と、体の代償メカニズムの機能不全との組み合わせであると考えられています。 したがって、このような生理学的異常に対する身体の正常な反応によって妨害されない低血圧および脈拍の減少は、これらの症状をもたらす。

これらの失神前および失神のエピソードは一過性であり、後遺症はありませんが、いくつかの理由で大きな懸念が残っています. まず、帰還した宇宙船が着陸時に火災などの緊急事態が発生した場合、宇宙飛行士が迅速に脱出することは非常に困難です。 第二に、月の重力場が地球の XNUMX 分の XNUMX であるにもかかわらず、宇宙飛行士が一定期間宇宙空間で月に着陸した後、ある程度気絶する前に失神する傾向があります。 そして最後に、これらの心血管症状は、非常に長いミッションの後、はるかに悪化するか、致命的になる可能性さえあります.

これらの理由から、心血管系に対する微小重力の影響を防止または少なくとも改善するための対策が積極的に模索されてきました。 現在、いくつかの有望な対策が研究されていますが、真に有効であると証明されたものはまだありません。 研究は、トレッドミル、自転車エルゴメーター、ローイング マシンを利用した飛行中の運動に焦点を当てています。 さらに、下半身陰圧（LBNP）についても研究が行われています。 下半身周囲の圧力を下げると（コンパクトな特殊器具を使用して）、体の代償能力が高まるという証拠がいくつかあります（つまり、血圧が下がりすぎると血圧が上がり、脈拍が上がります）。 LBNP 対策は、宇宙飛行士が特別に構成された塩水を適量同時に飲むと、さらに効果的となる可能性があります。

心血管の問題を解決するには、これらの対策にさらに取り組む必要があるだけでなく、新しい対策も見つけなければなりません。

筋骨格系の危険

宇宙から帰還したすべての宇宙飛行士は、ミッション期間に関係なく、ある程度の筋肉の消耗または萎縮を起こします。 特にリスクが高いのは腕と脚の筋肉で、サイズの減少、筋力、持久力、作業能力の低下をもたらします。 これらの筋肉の変化のメカニズムはまだよくわかっていませんが、部分的に説明できるのは長期にわたる不使用です。 重力がないため、微小重力下での作業、活動、移動はほとんど楽です。 これは、宇宙で働く宇宙飛行士にとっては恩恵かもしれませんが、月や地球の重力場に戻るときは明らかに不利です. 衰弱した状態は、飛行後の活動（月面での作業を含む）を妨げるだけでなく、着陸時に必要な場合、迅速な地上緊急脱出を危険にさらす可能性があります. もう XNUMX つの要因は、非常に骨の折れる可能性がある宇宙船の修理を EVA 中に行う可能性があることです。 研究中の対策には、機内での運動、電気刺激、同化薬（テストステロンまたはテストステロン様ステロイド）が含まれます。 残念ながら、これらのモダリティはせいぜい筋肉の機能不全を遅らせるだけです。

筋肉の消耗に加えて、すべての宇宙飛行士が経験する、ゆっくりではあるが容赦のない骨の損失 (300 日あたり約 0.5 mg、または XNUMX か月あたりの総骨カルシウムの XNUMX%) もあります。 これは、飛行後の骨、特に体重を支える骨 (すなわち、軸骨格) の X 線によって記録されています。 これは、尿や糞便へのカルシウムのゆっくりとした絶え間ない損失によるものです。 非常に懸念されるのは、飛行時間に関係なく継続的にカルシウムが失われることです。 その結果、効果的な対策が見つからない限り、このカルシウムの損失と骨の浸食が飛行の制限要因になる可能性があります。 この非常に重大な生理学的異常の正確なメカニズムは完全には理解されていませんが、筋肉の消耗と同様に、骨への重力の欠如と不使用が原因の一部であることは間違いありません. 特に長時間のミッションで骨の損失が無期限に続くと、骨が非常に脆くなり、最終的には低レベルの応力でも骨折のリスクが生じる. さらに、腎臓を介した尿へのカルシウムの絶え間ない流れにより、激しい痛み、出血および感染を伴う腎結石形成の可能性が存在する. 明らかに、これらの合併症が宇宙で発生した場合、非常に深刻な問題になるでしょう.

残念ながら、宇宙飛行中のカルシウム損失を効果的に防ぐ既知の対策はありません. 運動（トレッドミル、自転車エルゴメーター、ローイングマシン）を含む多くのモダリティがテストされており、そのような自発的な物理的ストレスが骨代謝を正常化し、それによって骨量減少を予防または少なくとも改善するという理論があります. 調査中のその他の対策は、カルシウム サプリメント、ビタミン、およびさまざまな薬剤 (骨粗鬆症患者の骨量減少を防ぐことが示されている薬剤のクラスであるジホスホネートなど) です。 これらのより単純な対策のいずれも有効であることが証明されない場合、解決策は宇宙船の連続的または断続的な回転によって生成される人工重力にある可能性があります。 このような運動は、地球と同様の重力を発生させる可能性がありますが、主要なアドオン コストに加えて、エンジニアリングの「悪夢」となるでしょう。

神経前庭障害

宇宙飛行士と宇宙飛行士の半数以上が宇宙酔い (SMS) に苦しんでいます。 症状は個人差がありますが、ほとんどの人が胃の不快感、吐き気、嘔吐、頭痛、眠気を感じます。 多くの場合、急速な頭の動きで症状が悪化します。 宇宙飛行士が SMS を発症した場合、通常は打ち上げ後数分から数時間以内に発生し、72 時間以内に完全に寛解します。 興味深いことに、地球に戻った後に症状が再発することがあります。

SMS、特に嘔吐は、乗組員を当惑させるだけでなく、病気の宇宙飛行士のパフォーマンスを低下させる可能性もあります。 さらに、嘔吐物が生命維持システムの誤動作を引き起こす可能性があるため、EVA を行う圧迫服の中で嘔吐するリスクを無視することはできません。 これらの理由により、宇宙ミッションの最初の 3 日間に EVA 活動がスケジュールされることはありません。 たとえば宇宙船の緊急修理を行うために EVA が必要になった場合、乗組員はそのリスクを負わなければなりません。

多くの神経前庭研究は、SMS を予防および治療する方法を見つけることに向けられてきました。 乗り物酔い防止用の錠剤やパッチを含むさまざまな方法や、回転椅子などの飛行前の適応訓練を使用して宇宙飛行士を慣れさせる試みが試みられてきましたが、成功は非常に限られています。 しかし、近年、注射によって投与される抗ヒスタミン薬フェネルガンが非常に効果的な治療法であることが発見されました. そのため、すべてのフライトに搭載され、必要に応じて提供されます。 予防としての有効性はまだ証明されていません。

宇宙飛行士によって報告されたその他の神経前庭症状には、めまい、めまい、平衡障害、自己運動や周囲環境の運動の錯覚が含まれ、飛行後の短時間の歩行が困難になることがあります。 これらの現象のメカニズムは非常に複雑で、完全には理解されていません。 特に数日または数週間の宇宙での月面着陸の後は、問題になる可能性があります。 現在のところ、有効な対策は知られていません。

神経前庭現象は、微小重力による内耳 (三半規管および卵形嚢) の機能不全によって引き起こされる可能性が最も高いです。 誤った信号が中枢神経系に送られるか、信号が誤って解釈されます。 いずれにせよ、結果は前述の症状です。 メカニズムが理解できれば、効果的な対策を特定できます。

血液学的危険性

微小重力は、体の赤血球と白血球に影響を与えます。 前者は組織への酸素の運搬として機能し、後者は侵入生物から身体を保護する免疫システムとして機能します。 したがって、機能不全は有害な影響を引き起こす可能性があります。 理由は不明ですが、宇宙飛行士は飛行の早い段階で赤血球量の約 7 ～ 17% を失います。 この損失は数ヶ月以内に横ばいになり、飛行後 4 ～ 8 週間で正常に戻ります。

これまでのところ、この現象は臨床的に重要ではなく、興味深い実験結果です。 しかし、この赤血球量の減少が非常に深刻な異常である可能性は明らかです。 懸念されるのは、XNUMX 世紀に予定されている非常に長期にわたるミッションで、赤血球が加速度的に大量に失われる可能性があることです。 これが発生した場合、宇宙飛行士が深刻な病気になる可能性がある点まで貧血が発生する可能性があります。 これが当てはまらず、ミッション期間に関係なく、赤血球の損失が非常に小さいままであることが望まれます。

さらに、白血球系のいくつかの成分は微小重力の影響を受けます。 たとえば、白血球、主に好中球が全体的に増加しますが、リンパ球は減少します。 一部の白血球が正常に機能しないという証拠もあります。

現在のところ、これらの変化にもかかわらず、これらの白血球の変化に起因する病気はありません. 長い任務がさらなる数の減少とさらなる機能不全を引き起こすかどうかは不明です. これが発生すると、体の免疫システムが損なわれ、宇宙飛行士は感染症に非常にかかりやすくなり、正常に機能している免疫システムによって簡単に防げる軽微な病気でさえ、宇宙飛行士が無力化される可能性があります。

赤血球の変化と同様に、白血球の変化は、少なくとも約 XNUMX 年間のミッションでは臨床的に重要ではありません。 飛行中または飛行後に深刻な病気にかかる潜在的なリスクがあるため、血液系に対する微小重力の影響に関する研究を継続することが重要です。

内分泌学的危険

宇宙飛行中、一部には内分泌系の変化が原因で、体内に多くの体液とミネラルの変化があることが指摘されています。 一般に、全身の体液だけでなく、カルシウム、カリウム、カルシウムも失われます。 これらの現象の正確なメカニズムは定義を避けてきましたが、さまざまなホルモンレベルの変化が部分的な説明を提供しています. さらに事態を混乱させるために、研究された宇宙飛行士の間で実験室での発見が一貫していないことが多く、これらの生理学的異常の原因に関する単一の仮説を識別することを不可能にしています. この混乱にもかかわらず、これらの変更によって宇宙飛行士の健康が損なわれることは知られておらず、飛行中のパフォーマンスが低下することもありません。 これらの内分泌の変化が非常に長い飛行にとってどのような意味を持つか、またそれらが非常に深刻な後遺症の前兆である可能性は不明です.

謝辞： 著者は、この分野における航空宇宙医学協会の功績を認めたいと考えています。

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教師は、多くの国で労働力の大部分を構成し、成長しています。 たとえば、4.2 年に米国では 1992 万人を超える労働者が、高校の教師を経て就学前教育に分類されました。教室の教師に加えて、その他の専門的および技術的な労働者が学校で雇用されています。力学。

教育は伝統的に有害物質への曝露を伴う職業とはみなされていません。 その結果、職業関連の健康問題に関する研究はほとんど行われていません。 それにもかかわらず、学校の教師やその他の学校関係者は、認識されているさまざまな物理的、化学的、生物学的、およびその他の職業上の危険にさらされる可能性があります。

室内空気汚染は、教師の急性疾患の重要な原因です。 室内空気汚染の主な原因は、暖房、換気、および空調システム (HVAC) の不適切なメンテナンスです。 HVAC システムの汚染は、急性の呼吸器疾患および皮膚疾患を引き起こす可能性があります。 新築または改築された校舎は、化学物質、粉塵、蒸気を空気中に放出します。 室内空気汚染のその他の原因は、屋根材、断熱材、カーペット、ドレープ、家具、ペンキ、コーキング、その他の化学物質です。 屋根の漏水などによる水の損傷が修復されないと、建材や換気システムで微生物が増殖し、教師や生徒の呼吸器系に影響を与えるバイオエアロゾルが放出される可能性があります。 微生物による校舎の汚染は、肺炎、上気道感染症、喘息、アレルギー性鼻炎などの深刻な健康状態を引き起こす可能性があります。

特定の技術分野を専門とする教師は、特定の職業上の危険にさらされる可能性があります。 たとえば、美術工芸の教師は、有機溶剤、顔料と染料、金属と金属化合物、鉱物とプラスチックなど、さまざまな化学物質に頻繁に遭遇します (Rossol 1990)。 他の画材はアレルギー反応を引き起こします。 これらの物質の多くへの暴露は、産業の職場では厳しく規制されていますが、教室では規制されていません。 化学と生物学の教師は、学校の実験室でホルムアルデヒドやその他のバイオハザードなどの有毒化学物質を扱います。 ショップの教師はほこりの多い環境で働いており、高レベルの木材粉塵や洗浄剤、および高騒音レベルにさらされる可能性があります。

教師は、高度のストレス、欠勤、燃え尽き症候群を特徴とすることが多い職業です。 教師のストレスには多くの原因があり、それは学年によって異なる場合があります。 それらには、管理およびカリキュラムの問題、キャリアアップ、学生の動機、クラスの規模、役割の対立、および雇用の安定が含まれます。 ストレスは、騒音などの物理的または環境的危険に加えて、子供の不正行為や学校での暴力や武器に対処することからも発生する可能性があります。 たとえば、望ましい教室の騒音レベルは 40 から 50 デシベル (dB) (Silverstone 1981) ですが、いくつかの学校を対象としたある調査では、教室の騒音レベルの平均は 59 から 65 dB でした (Orloske and Leddo 1981)。 残業後または夏季に副業として雇用されている教師は、パフォーマンスと健康に影響を与える可能性がある追加の職場の危険にさらされる可能性があります。 教師の大多数が女性であるという事実 (米国の全教師の 1989 分の XNUMX が女性) は、労働者と母親の二重の役割が女性の健康にどのように影響するかという問題を提起します。 しかし、高レベルのストレスが認識されているにもかかわらず、教師の心血管疾患による死亡率は、いくつかの研究で他の職業よりも低かった (Herloff and Jarvholm XNUMX)。これは、喫煙率が低く、アルコールの消費量が少ないためである可能性がある.

一部の学校環境には、アスベスト、電磁場 (EMF)、鉛、殺虫剤、ラドン、室内空気汚染などの発がん性物質が含まれている可能性があるという懸念が高まっています (学校の環境の質に関する理事会諮問委員会 1994)。 アスベストへの曝露は、保管および保守作業員の間で特に懸念されています。 アスベスト関連疾患に関連する異常の有病率が高いことが、学校の管理人やメンテナンス担当者に記録されています (Anderson et al. 1992)。 空気中のアスベスト濃度は、他の建物よりも特定の学校で高いことが報告されています (Lee et al. 1992)。

一部の校舎は、EMF の発生源である高圧送電線の近くに建設されました。 EMF への曝露は、ビデオ ディスプレイ ユニットまたは露出した配線からも発生します。 EMF への過度の暴露は、いくつかの研究で、白血病や乳癌、脳癌の発生率と関連付けられています (Savitz 1993)。 懸念のもう 1993 つの原因は、学校での昆虫や害獣の個体数の拡散を制御するために適用される農薬への暴露です。 乳がん患者の脂肪組織と血清で測定された残留農薬が、この病気の発症に関連している可能性があるという仮説が立てられています (Wolff et al. XNUMX)。

教師の大部分が女性であるため、乳がんのリスクの可能性が懸念されています。 原因不明の乳がん発生率の増加が、いくつかの研究で発見されています。 23 年から 1979 年の間に米国の 1987 州で収集された死亡診断書を使用すると、乳がんの比例死亡率 (PMR) は白人教師で 162、黒人教師で 214 でした (Rubin et al. 1993)。 乳がんの PMR の増加は、ニュージャージー州とポートランド-バンクーバー地域の教師の間でも報告されています (Rosenman 1994; Morton 1995)。 これらの観察された率の増加は、これまで特定の環境要因や乳がんの他の既知のリスク要因とは関連していませんが、一部の教師組織の間で乳がんの意識が高まり、スクリーニングと早期発見キャンペーンが行われています.

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この記事では、芸術におけるレーザー、ネオン彫刻、コンピューターの使用に関連する基本的な健康と安全に関する懸念について説明します。 クリエイティブなアーティストは、テクノロジーと非常に密接に、実験的な方法で作業することがよくあります。 このシナリオは、しばしば怪我のリスクを高めます。 主な関心事は、目と皮膚の保護、感電の可能性の低減、有毒化学物質への曝露の防止です。

レーザー

レーザー放射は、直接見たり反射したりすることにより、アーティストや聴衆の目や皮膚に危険を及ぼす可能性があります。 レーザー損傷の程度は出力の関数です。 高出力のレーザーは、深刻な怪我や危険な反射を引き起こす可能性が高くなります。 レーザーは、メーカーによってクラス I から IV に分類され、ラベル付けされています。 クラス I レーザーはレーザー放射の危険を示さず、クラス IV は非常に危険です。

アーティストは作品にすべてのレーザー クラスを使用しており、ほとんどが可視波長を使用しています。 あらゆるレーザー システムに必要な安全制御に加えて、芸術的な用途には特別な配慮が必要です。

レーザー展示では、プラスチックまたはガラスの筐体と不透明なビームストップを使用して、聴衆をビームの直接接触と散乱放射から隔離することが重要です。 プラネタリウムやその他の屋内照明ショーでは、直接ビームまたは反射レーザー放射を、観客がさらされるクラス I レベルに維持することが重要です。 クラス III または IV のレーザー放射レベルは、パフォーマーや観客から安全な距離に保つ必要があります。 一般的な距離は、オペレーターがレーザーを制御している場合は 3 m 離れており、継続的なオペレーター制御がない場合は 6 m 離れています。 クラス III および IV レーザーのセットアップ、アライメント、およびテストには、書面による手順が必要です。 必要な安全制御には、これらのレーザーに通電する前の警告、キー制御、フェイルセーフ安全インターロック、およびクラス IV レーザーの手動リセット ボタンが含まれます。 クラス IV レーザーの場合、適切なレーザー ゴーグルを着用する必要があります。

舞台芸術でよく使用される走査型レーザー アート ディスプレイでは、不注意で目や皮膚がビームに接触する時間が短いため、一般に安全な高速で移動するビームを使用します。 それでも、オペレーターは、スキャン機器に障害が発生した場合に暴露限界を超えないように保護手段を採用する必要があります。 屋外ディスプレイでは、危険なビーム レベル、またはクラス I レベルを超える放射を伴う高層ビルまたは高到達距離機器の人員の照明を航空機が通過することはできません。

ホログラフィーは、レーザーを使用して物体の XNUMX 次元写真を作成するプロセスです。 ほとんどの画像は、レーザー ビームから軸外に表示されます。通常、ビーム内観察は危険ではありません。 ホログラムの周りの透明なディスプレイ ケースは、怪我の可能性を減らすのに役立ちます。 一部のアーティストは、ホログラムから恒久的なイメージを作成します。現像プロセスで使用される多くの化学物質は有毒であり、事故防止のために管理する必要があります。 これらには、ピロガリック酸、アルカリ、硫酸および臭化水素酸、臭素、パラベンゾキノンおよび重クロム酸塩が含まれます。 これらの化学物質のほとんどは、より安全な代替品を利用できます。

レーザーには、放射線以外の重大な危険もあります。 ほとんどの性能レベルのレーザーは高電圧とアンペア数を使用するため、特に設計段階とメンテナンス中に感電の重大なリスクが生じます。 色素レーザーは、アクティブなレーザー媒体に有毒な化学物質を使用し、高出力レーザーは、特にビームがターゲットに当たったときに有毒なエアロゾルを生成する可能性があります。

ネオンアート

ネオン アートは、ネオン管を使用して照明付きの彫刻を作成します。 広告用のネオンサインは XNUMX つのアプリケーションです。 ネオンの彫刻を作るには、鉛ガラスを目的の形状に曲げ、真空にしたガラス管に高電圧をかけてガラス管から不純物を取り除き、少量のネオンガスまたは水銀を加えます。 チューブの両端に密閉された電極間に高電圧が印加され、チューブ内に閉じ込められたガスを励起することによって発光効果が得られます。 より広い範囲の色を得るために、ガラス管を蛍光蛍光体でコーティングすることができます。これは、水銀またはネオンからの紫外線を可視光に変換します。 高電圧は、ステップアップ トランスを使用して実現されます。

感電は主に、ガラス管から不純物を除去するために彫刻が衝撃変圧器に接続されている場合、またはテストまたは表示のために電源に接続されている場合に脅威となります (図 1)。 ガラス管を通過する電流はまた、蛍光体で覆われたガラスと相互作用して色を形成する紫外光の放出も引き起こします。 一部の近紫外線 (UVA) はガラスを通過し、近くにいる人に目を危険にさらす可能性があります。 したがって、UVA をブロックする眼鏡を着用する必要があります。

図 1. 保護バリアの背後にあるアーティストを示すネオン彫刻製造。

フレッド・ツチダ

ネオン管をコーティングする一部の蛍光体は潜在的に有毒です (カドミウム化合物など)。 ネオンガスに水銀を加えて、特に鮮やかな青色を作り出すこともあります。 水銀は吸入すると非常に毒性が高く、室温で揮発します。

水銀は細心の注意を払ってネオン管に追加し、壊れない密閉容器に保管する必要があります。 アーティストはトレイを使用して流出物を封じ込め、水銀流出キットを利用できるようにする必要があります。 掃除機の排気口から水銀のミストが飛散する可能性があるため、水銀を吸引しないでください。

コンピュータアート

コンピュータは、絵画、スキャンした写真画像の表示、印刷物やテレビ用のグラフィックスの作成 (画面上のクレジットなど)、映画やテレビ用のさまざまなアニメーションやその他の特殊効果など、さまざまな目的で芸術に使用されています。 後者は、コンピュータ アートの使用が急速に拡大しています。 これは人間工学的な問題を引き起こす可能性があり、これは通常、繰り返しの作業や不快に配置されたコンポーネントが原因です。 主な苦情は、手首、腕、肩、首の不快感、および視覚障害です。 ほとんどの症状は軽いものですが、慢性腱炎や手根管症候群などの身体障害の可能性があります。

コンピュータでの制作では、キーボードやマウスの操作、製品の設計や微調整に長時間を要することがよくあります。 コンピューター ユーザーは、定期的に画面から離れて休憩を取ることが重要です。 短い頻繁な休憩は、数時間ごとの長い休憩よりも効果的です。

コンポーネントとユーザーの適切な配置に関しては、正しい姿勢と視覚的な快適さのための設計ソリューションが重要です。 コンピュータワークステーションのコンポーネントは、さまざまな作業や関係者に合わせて簡単に調整できる必要があります。

眼精疲労は、定期的に視覚的な休憩を取ったり、まぶしさや反射を防いだり、モニターの上部を目の高さに合わせたりすることで防ぐことができます。 モニターのリフレッシュ レートが 70 Hz の場合、画像のちらつきが軽減されるため、視覚の問題も回避できます。

多くの種類の放射線効果が考えられます。 コンピュータ ハードウェアからの紫外線、可視光線、赤外線、無線周波数、およびマイクロ波の放射は、通常、通常のバックグラウンド レベル以下です。 電気回路や電子部品からの低周波が健康に及ぼす可能性のある影響は、よくわかっていません。 しかし、現在のところ、コンピューター モニターに関連する電磁場への曝露による健康リスクを特定する確固たる証拠はありません。 コンピュータ モニタは、危険レベルの X 線を放出しません。

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